CN102257346A - 用于换热器管中所插入的螺旋线圈的支撑件 - Google Patents

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Abstract

螺旋线圈被换热器管的内壁上的至少一个内部突出体支撑在管内，所述至少一个突出体在螺旋线圈的接触点上支撑螺旋线圈抵抗在管中的向下运动，并且在螺旋线圈的端点上支撑螺旋线圈抵抗相对于管沿第一旋转方向的旋转运动。

Description

用于换热器管中所插入的螺旋线圈的支撑件
技术领域
本发明涉及用于支撑换热器管特别是降膜冷凝器的换热器管中的螺旋线圈的新产品和方法，并且特别地用于支撑如EP0417200中描述的湿气硫酸降膜冷凝器的竖直空气冷却玻璃管中的玻璃螺旋线圈。该螺旋线圈用于增加空气冷却玻璃管中的换热系数，在该空气冷却玻璃管中，包含H2SO4蒸气的工艺气体被冷却，并且硫酸在管中以气体的下降流被冷凝。所述专利不提及用于螺旋线圈结构的材料以及螺旋线圈如何被支撑在玻璃管中。
背景技术
WO2006/021659公开了一种换热器，所述换热器包括壳体，所述壳体包括至少一个空心管状线圈。
EP0718243描述了一种提供具有内部玻璃螺旋线圈的玻璃管的方法，通过在玻璃管中将热玻璃棒缠绕成螺旋线圈并且通过在螺旋线圈和玻璃壁之间的接触线中将玻璃棒与玻璃壁融合而固定所述螺旋线圈。通过这种方法制作的具有螺旋线圈的玻璃管满足换热和冷凝过程的所有要求，但是对于装备有玻璃螺旋线圈的大尺寸玻璃管产品而言，该方法显得过于复杂。GB1396066描述了另一种将玻璃螺旋线圈熔接到玻璃管内壁的方法，该方法对于冷凝换热器的工业制造而言没有更多的吸引力。
EP0417200中描述的湿气硫酸工艺已经在众多工业冷凝器中实施，其中，硫酸在竖直玻璃管中被冷凝，每个管装备有内部螺旋线圈，所述内部螺旋线圈被制成Φ 5-8 mm的PTFE管，在PTFE管内通过钢丝加强，或者被制成缠绕为螺旋线圈的Φ 5-8 mm的玻璃棒，其外部圆周直径接近于玻璃管的内部直径并且每圈的节距为60-160 mm。钢加强的PTFE螺旋线圈通常在玻璃管的顶部中的眼孔中悬挂，而玻璃螺旋线圈通常被支撑，通过以水平的半圈或整圈坐落在玻璃管底端处的内部项圈上来结束。
上述用于在玻璃管中支撑这种螺旋线圈的方法已经在许多工业工厂中实施，并且描述在交给客户的书面材料中。
上述在玻璃管内支撑螺旋线圈的已知方法所具有的严重缺陷在于，支撑结构局部地导致流量约束，这增大了压力降并且在向上气流超过一定极限时阻止液体向下流动越过该约束。
特别地，由于无阻流动截面面积的减小所导致的更加倾向于拦住向外流动的液体以及在管的底端处增加的气流湍流，用于当前工业湿气硫酸冷凝器的玻璃螺旋线圈的内向项圈支撑件给出了显著的附加压力降并且限制了最大可能的气体流速。
发明内容
在玻璃管中支撑特别是玻璃螺旋线圈的当前方法的这些缺点通过本发明得以避免。本发明的实施例在图1和图2中示出，其中，螺旋线圈被至少一个突出体支撑，所述至少一个突出体位于玻璃管内在管的底端之上。
附图说明
图1：被支撑在具有一个突出体的管中的螺旋线圈。
图2：被支撑在具有两个相对突出体的管中的螺旋线圈。
附图标记：
1. 管
2. 支撑突出体
3. 螺旋线圈
4. 锁定尾部，具有小节距的半圈
5. 管第一端
6. 螺旋线圈轴向支撑点
7. 螺旋线圈旋转支撑点。
具体实施方式
突出体的高度a大于管的内部直径和螺旋线圈的外部圆周直径之间的差。螺旋线圈的外部圆周直径通常为管的内部直径的90-100％，所述管通常具有30-50 mm的内部直径。在本发明的一个实施例中，参见图1，同样的突出体2在支撑点6处支撑螺旋线圈3并且在支撑点7处阻止其旋转；突出体2可分裂为两个部分2a和2b，但是它们处于同一轴向线上。在另一个实施例中，参见图2，一个突出体2支撑螺旋线圈并且防止其竖直向下运动，而另一个突出体2a（其可与另一个突出体相对）在支撑点7处阻碍螺旋线圈旋转，并由此阻碍其在管中向下运动。
用本发明的一个或两个突出体替换管底部处的项圈，并且用螺旋线圈的开放结尾（closing）替换环形结尾且下圈的节距不变或者仅适度减小，用于支撑螺旋线圈的当前方法的压力降和拦住液体的趋势得到极大的降低。
在仅仅一个突出体（其可分裂为两个部分）的情况下，对于阻止螺旋线圈旋转而言，支撑点6下面的完整最后一圈是有必要的；由于该突出体必须长于最后一圈的节距，所以只要最后一圈的节距超过管的内部直径，就可通过减小最后一圈的节距来减小突出体的长度，而不会增大压力降或者拦住液体的趋势。
玻璃管中的突出体被有利地制成管壁中的轴向凹陷（indent）。从制造的观点看，在玻璃管中制造凹陷比制造项圈更容易，并且仅仅在节距没有变化或有适度变化的情况下切割螺旋线圈比使螺旋线圈以圆形圈结束更容易。所述实施例的特定措施仅仅是示例并且本身不限制本发明的范围。根据本发明，本领域技术人员将能够生产支撑在其他尺寸的管内部的螺旋线圈。
本发明的特征
1. 一种用于换热器管中所插入的螺旋线圈的支撑件，所述螺旋线圈和所述管各自具有第一端和第二端，所述螺旋线圈的外部圆周直径等于或小于所述管的内部直径，其中，所述支撑件包括至少一个突出体，所述至少一个突出体在所述管的内壁的圆周的至少一部分上并且接近于所述管的所述第一端，所述突出体的相对于所述内管壁的突出体高度朝向管中心线向内延伸，所述突出体高度大于所述管的内部直径和所述螺旋线圈的外部圆周直径之间的差。
2. 根据特征1的支撑件，其中，所述管和所述螺旋线圈由玻璃或陶瓷材料制成，所述管定位成基本竖直，所述第一端沿向下方向，并且玻璃或陶瓷螺旋线圈以及玻璃或陶瓷管是湿硫酸冷凝器的一部分。
3. 根据特征1或2的支撑件，其中，所述螺旋线圈的外部圆周直径是所述管的内部直径的90-100％。
4. 根据特征1-3中任一项的支撑件，其中，所述支撑件由所述管的外壁上的至少一个凹陷形成。
5. 根据特征1-4中任一项的支撑件，其中，所述支撑件包括一个长方形的突出体，所述突出体的长度轴线基本平行于所述管的中心轴线，并且所述突出体的长度大于由所述突出体支撑的所述螺旋线圈的第一端中的螺旋线圈节距。
6. 根据特征1-4中任一项的支撑件，其中，所述支撑件包括位于所述管的内壁的圆周的不同部分上的第一和第二突出体，由此，所述第一突出体沿轴向方向支撑所述螺旋线圈，并且所述第二突出体沿切向方向支撑所述螺旋线圈，以防止所述螺旋线圈相对于所述管沿第一旋转方向的旋转。
7. 根据前述特征中任一项的支撑件，其中，所述管的内部直径在10-120 mm之间的范围内，优选在30-50 mm之间的范围内，所述螺旋线圈由卷绕的棒制成，所述棒的直径为所述玻璃管内部直径的10-25％，所述螺旋线圈的每圈节距在所述管的内部直径的1-5倍范围内，并且所述突出体高度是所述棒的直径的30-90％。
8. 根据前述特征中任一项的支撑件，其中，所述玻璃或陶瓷管的内部直径在10-120 mm之间的范围内，优选在20-70 mm之间的范围内，所述玻璃或陶瓷螺旋线圈的外部圆周直径在10-120 mm之间的范围内，优选在20-70 mm之间的范围内，所述玻璃或陶瓷螺旋线圈由直径在2-20 mm之间优选在4-10 mm之间的卷绕的玻璃或陶瓷棒形成，所述玻璃或陶瓷螺旋线圈的节距在20-300 mm之间，优选在50-160 mm之间，所述第一和第二突出体的突出体高度/长度/宽度在1-20 mm/6-300 mm/1-20 mm之间，优选在4-10 mm/20-160 mm/4-10 mm之间，并且所述第一和第二突出体所具有的从所述玻璃或陶瓷管的第一端到所述第一和第二突出体的面向所述玻璃或陶瓷管的第一端的那端的轴向距离在0-4000 mm的范围内，优选在4-400 mm之间的范围内。
9. 根据特征6-8中任一项的支撑件，其中，所述第一和第二突出体相对于所述管的中心轴线位于所述管的内壁的圆周的相对部分上。
10. 根据特征6-9中任一项的支撑件，其中，所述第一和第二突出体位于从所述管的第一端的相同轴向距离处。
11. 一种用于换热器的基本竖直管中所插入的螺旋线圈的支撑件，其中，所述螺旋线圈由内壁上的一个或两个突出体支撑，所述突出体的高度朝向所述管的中心线向内延伸，所述高度大于所述管的内部直径和所述螺旋线圈的外部直径之间的差，所述突出体中的一个支撑所述螺旋线圈，并且同一个或者所述螺旋线圈的下端处的第二突出体阻止其旋转，由此阻止其在所述管中向下运动。
12. 根据特征11的支撑件，其中，所述管是玻璃管或陶瓷管，所述螺旋线圈是玻璃螺旋线圈或陶瓷螺旋线圈并且其外部圆周直径是所述玻璃或陶瓷管的内部直径的90-100％，并且所述突出体被基本制成为所述玻璃或陶瓷管的壁中的轴向凹陷。
13. 根据特征12的支撑件，其中，所述玻璃或陶瓷管的内部直径是10-120 mm，优选是30-50 mm，所述螺旋线圈由玻璃或陶瓷棒制成，所述棒的直径为所述玻璃管内部直径的10-25％，每圈节距是所述管的内部直径的1-5倍，并且侵入所述管中的所述凹陷的高度是所述棒的直径的30-90％。
14. 根据特征11-13中任一项的支撑件，其中，如图1所示，所述支撑件由一个单一的突出体2组成，其具有沿所述管的轴向方向的长度b，其中，b大于螺旋线圈6的下圈4的高度h。
15. 根据特征11-13中任一项的支撑件，其中，如图2所示，所述支撑件由两个突出体组成，所述两个突出体优选地在管1中彼此相对定位，使得螺旋线圈3搁在突出体2上并且通过下半圈4的端部被突出体2a阻止而被防止旋转，突出体2a具有沿所述管的轴向方向的长度b，其中，b大于所述螺旋线圈的下圈4的高度h的一半。
16. 根据前述特征中任一项的支撑件，其中，所述管和所述螺旋线圈是湿气硫酸冷凝器的一部分。
17. 根据特征1-16中任一项的支撑件在湿硫酸冷凝器中的用途。
18. 在根据特征1-16中任一项的换热器的管内支撑螺旋线圈的方法，包括步骤：
将所述管提供在基本直立位置，所述管的第一端低于所述管的第二端；
首先将所述螺旋线圈的第一端沿基本竖直向下方向插入所述管的第二端，直到所述螺旋线圈的接近所述螺旋线圈第一端的一部分搁在所述管中的至少一个突出体上；
相对于所述管沿第一旋转方向旋转所述螺旋线圈，这提供了所述螺旋线圈相对于所述管的向下运动，直到所述螺旋线圈的第一端接触所述至少一个突出体，由此，所述螺旋线圈被所述至少一个突出体轴向地且切向地支撑。

Claims (9)

1.一种用于换热器管中所插入的螺旋线圈的支撑件，所述螺旋线圈和所述管各自具有第一端和第二端，所述螺旋线圈的外部圆周直径等于或小于所述管的内部直径，其中，所述支撑件包括至少一个突出体，所述至少一个突出体在所述管的内壁的圆周的至少一部分上并且接近于所述管的所述第一端，所述突出体的相对于所述内管壁的突出体高度朝向管中心线向内延伸，所述突出体高度大于所述管的内部直径和所述螺旋线圈的外部圆周直径之间的差，其中，所述管和所述螺旋线圈由玻璃制成，所述管定位成基本竖直，所述第一端沿向下方向，并且玻璃螺旋线圈以及玻璃管是湿硫酸冷凝器的一部分。
2.根据权利要求1的支撑件，其中，所述螺旋线圈的外部圆周直径是所述管的内部直径的90-100％。
3.根据权利要求1-2中任一项的支撑件，其中，所述支撑件由所述管的外壁上的至少一个凹陷形成。
4.根据权利要求1-3中任一项的支撑件，其中，所述支撑件包括一个长方形的突出体，所述突出体的长度轴线基本平行于所述管的中心轴线，并且所述突出体的长度大于由所述突出体支撑的所述螺旋线圈的第一端中的螺旋线圈节距。
5.根据权利要求1-4中任一项的支撑件，其中，所述支撑件包括位于所述管的内壁的圆周的不同部分上的第一和第二突出体，由此，所述第一突出体沿轴向方向支撑所述螺旋线圈，并且所述第二突出体沿切向方向支撑所述螺旋线圈，以防止所述螺旋线圈相对于所述管沿第一旋转方向的旋转。
6.根据前述权利要求中任一项的支撑件，其中，所述管的内部直径在10-120 mm之间的范围内，优选在30-50 mm之间的范围内，所述螺旋线圈由卷绕的棒制成，所述棒的直径为所述玻璃管内部直径的10-25％，所述螺旋线圈的每圈节距在所述管的内部直径的1-5倍范围内，并且所述突出体高度是所述棒的直径的30-90％。
7.根据权利要求5或6的支撑件，其中，所述第一和第二突出体相对于所述管的中心轴线位于所述管的内壁的圆周的相对部分上。
8.根据权利要求1-7中任一项的支撑件在湿硫酸冷凝器中的用途。
9.在根据权利要求1-7中任一项的换热器的管内支撑螺旋线圈的方法，包括步骤：
将所述管提供在基本直立位置，所述管的第一端低于所述管的第二端；
首先将所述螺旋线圈的第一端沿基本竖直向下方向插入所述管的第二端，直到所述螺旋线圈的接近所述螺旋线圈第一端的一部分搁在所述管中的至少一个突出体上；
相对于所述管沿第一旋转方向旋转所述螺旋线圈，这提供了所述螺旋线圈相对于所述管的向下运动，直到所述螺旋线圈的第一端接触所述至少一个突出体，由此，所述螺旋线圈被所述至少一个突出体轴向地且切向地支撑。
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